chương 1, chúng tôi cung cấp cho sinh viên các kiến thức căn bản nhất về mạng máy tính. Từ những căn bản này các bạn sẽ dễ dàng tiếp cận tới những vấn đề phức tạp hơn ở trong các chương tiếp theo. Nội dung chương bao gồm các mục như sau: - Lịch sử phát triển mạng máy tính - Khái niệm về mạng máy tính - Mạng ngang hàng và khách chủ - Phân loại mạng máy tính - Truyền thông đơn giản hai máy tính - Mô hình truyền thông trong mạng 1. Lịch sử phát triển mạng máy tính Chắc chắn rằng lịch sử mạng bắt đầu sau lịch sử ra đời của máy tính.
Vì xuất phát từ những nhu cầu cần phải sử dụng chung tài nguyên cứng và chia sẻ dữ liệu thông tin tài nguyên mềm từ những cá nhân, công ty kinh doanh, hay các nhu cầu truyền thông tin trong quốc phòng quân đội. Vì thế lịch sử ra đời của mạng máy tính gắn liền sau khi máy tính ra đời và có thể chia các giai đoạn như sau: Thứ nhất: thời điểm lịch sử ra đời của máy tính được tính vào năm 1945, trong thực tế thời kỳ này với những bóng đèn điện tử chúng có kích thước rất cồng kềnh và khi vận hành tốn nhiều năng lượng. Vấn đề cập nhật dữ liệu vào các máy tính được thông qua các tấm bìa mà người viết chương trình đã đục lỗ sẵn. Khi đó mỗi tấm bìa tương đương với một dòng lệnh.
Các tấm bìa được đưa vào một "thiết bị" gọi là thiết bị đọc bìa mà qua đó các thông tin được đưa vào máy tính (hay còn gọi là trung tâm xử lý) sau khi tính toán kết quả sẽ được đưa ra máy in. Thứ hai: Thời kỳ vào giữa những năm 60, là thời điểm ra đời của thiết bị truy cập từ xa tới máy tính. Một trong những phương pháp thâm nhập từ xa được thực hiện bằng 9 Giáo trình Mạng máy tính việc cài đặt một thiết bị đầu cuối xa trung tâm tính toán, được liên kết với trung tâm bằng việc sử dụng đường dây điện thoại và thiết bị xử lý tín hiệu (thường gọi là Modem) gắn ở hai đầu. Ở đây tín hiệu được truyền thông qua dây điện thoại thay phương thức truyền trực tiếp trước đây, khả năng truy cập từ xa được tăng lên dần giữa các vùng khác nhau.
Và đây là những dấu mốc quan trọng đánh dấu sự ra đời của hệ thống mạng máy tính. Năm 1968 cũng đánh dấu sự ra đời của mạng ALOHA, các trạm làm việc dựa trên giao thức ALOHA có thể truy cập kênh truyền dưới dạng phân tán vào mạng AD-HOC. Đây cũng là những vấn đề cơ bản cho sự ra đời của mạng truyền thông vô tuyến gói tin đa chặng sau này. Cột mốc lịch sử những thập kỷ 60 đánh dấu sự ra đời của mạng máy tính với sự xuất hiện các khái niệm thiết bị đầu cuối, thiết bị chuyển mạch và đường truyền.
Hệ thống viễn thông Modem Modem Thiết bị đầu Thiết bị đầu cuối cuối Hình 1. Mô hình truyền dữ liệu từ xa đầu tiên Thứ ba: năm 1971 thiết bị đầu cuối 3270 được sản xuất bởi IBM, hệ thống bao gồm các màn hình, các hệ thống điều khiển, các thiết bị truyền thông được liên kết với các trung tâm tính toán. Thiết bị đầu cuối 3270 được sử dụng dùng để mở rộng khả năng tính toán của trung tâm máy tính tới các vùng xa. Song song với công ty IBM, ARPANet-Advance Research Project Agency (1970): là một mạng chuyển mạch gói được phát triển vào những năm đầu thập niên 70 của bộ quốc phòng Mỹ.
Mạng ARPANET đã liên kết những cơ sở, vị trí phòng thủ, những phòng thí nghiệm nghiên cứu chính phủ, các địa điểm trường đại học. Nó đã phát triển dần thành đường trục của Internet, và từ ARPANET đã chính thức “về hưu” vào năm 1990. 10 Giáo trình Mạng máy tính Hình 1. Mô hình mạng Arpanet Vào năm 1974 công ty IBM đã giới thiệu một loạt các thiết bị đầu cuối được chế tạo cho lĩnh vực ngân hàng và thương mại, thông qua các dây cáp mạng các thiết bị đầu cuối có thể truy cập cùng một lúc vào một máy tính dùng chung.
Với việc liên kết các máy tính nằm ở trong một khu vực nhỏ như một tòa nhà hay một khu nhà thì tiền chi phí cho các thiết bị và phần mềm là thấp. Từ đó, việc nghiên cứu khả năng sử dụng chung môi trường truyền thông và các tài nguyên của các máy tính nhanh chóng được đầu tư. Vào năm 1977, công ty Datapoint Corporation đã bắt đầu bán hệ điều hành mạng của mình là "Attached Resource Computer Network" (hay gọi tắt là Arcnet) ra thị trường. Mạng Arcnet cho phép liên kết các máy tính và các trạm đầu cuối lại bằng dây cáp mạng, qua đó đã trở thành là hệ điều hành mạng cục bộ đầu tiên.
Như vậy những năm của thập niên 70 đánh dấu sự ra đời của sản phẩm công nghệ mạng đầu tiên của các công ty chuyên về lĩnh vực công nghệ mạng như IBM, ARPANET và Datapoint corporation. Thứ tư: Thời kỳ ra đời mạng Internet. Vào đầu năm 1980, hệ thống đường truyền tốc độ cao đã được thiết lập ở Bắc Mỹ và Châu Âu. Cũng từ đó đã xuất hiện các nhà cung cấp các dịch vụ truyền thông với những đường truyền có tốc độ cao hơn nhiều lần so với đường dây điện thoại.
Với những chi phí thuê bao chấp nhận được, người ta có thể sử dụng được các đường truyền này để liên kết máy tính lại với nhau và bắt đầu hình thành các mạng một cách rộng khắp. Ở đây các nhà cung cấp dịch vụ đã xây dựng những đường truyền dữ liệu liên kết giữa các thành phố và khu vực với nhau và sau đó cung cấp các dịch vụ truyền dữ liệu cho những người xây dựng mạng. Người xây dựng mạng lúc này sẽ không cần xây dựng lại đường truyền của mình mà chỉ cần sử dụng một phần các năng lực truyền thông của các nhà cung cấp. Những thập nhiên 80 đánh dấu sự ra đời của mạng Internet, đất nước chúng ta gia nhập Internet từ những năm 1997 đây cũng cột mốc quan trọng trong quá trình phát triển hạ tầng mạng viễn thông tại Việt Nam.
Mạng máy tính trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta, trong mọi lĩnh vực như khoa học, quân sự, quốc phòng, thương mại, dịch vụ, giáo dục. Hiện nay, ở nhiều nơi mạng đã trở thành một nhu cầu không thể thiếu được. Có thể thấy rằng từ khi ra đời đến 11 Giáo trình Mạng máy tính nay đã có rất nhiều công ty đưa các sản phẩm công nghệ ra thị trường, đặc biệt khi các máy tính cá nhân được sử dụng một cánh rộng rãi, trong văn phòng cũng được tăng lên nhanh chóng thì việc kết nối chúng trở nên vô cùng cần thiết và sẽ mang lại nhiều hiệu quả cho người sử dụng. Có thể thấy rằng việc kết nối các máy tính thành mạng đã mang lại những hiệu quả sau: Vấn đề về sử dụng tài nguyên và chia sẻ: Những tài nguyên ở đây là tài nguyên cứng và tài nguyên mềm của mạng (như thiết bị, máy in, chương trình, dữ liệu) khi được trở thành các tài nguyên dùng chung thì mọi thành viên của mạng đều có thể tiếp cận được mà không quan tâm tới những nguồn tài nguyên đó ở đâu.
Tăng độ tin cậy của hệ thống: Khi có hệ thống mạng vận hành thì việc lưu trữ, dự phòng dữ liệu trở nên đơn giản và dễ dàng khắc phục khi có sự cố xảy ra. Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: Các ích lợi có thể thấy được đó là: Ứng dụng trong giáo dục, Ứng dụng trong kinh doanh; Ứng dụng trong quản lý và khai thác dịch vụ từ truyền thông qua sử dụng Internet. Ngày nay, xu thế hội nhập toàn cầu, những vấn đề về giải pháp kỹ thuật công nghệ đáp ứng nhu cầu cho người dùng trên toàn thế giới luôn là mối quan tâm hàng đầu của những nhà sản xuất và nghiên cứu công nghệ thông tin. Với mong muốn được đáp ứng nhu cầu tốt nhất đảm bảo an toàn giá thành của dịch vụ lại chi phí thấp nên nhiều nhà mạng kết hợp với các nhà nghiên cứu cho ra đời các sản phẩm không ngừng nâng cao chất lượng truyền thông.
Ví dụ: Các mạng thế hệ mới 3G, 4G, 5G và trong tương lai còn nhiều thay đổi xảy ra. Khi quan tâm tới quá trình hình thành mạng máy tính, chúng ta có thể thấy rằng các sự ràng buộc tương quan lẫn nhau đó là sự ra đời của các thành phần luôn gắn kết và hỗ trợ lẫn nhau. Ví dụ: Phần cứng, Phần mềm và Công nghệ truyền dẫn. Chung quy lại sự phát triển đáp ứng các nhu cầu chia sẻ thông tin của người dùng ngày một nhanh chóng và thuận lợi.
Trong phần tới chúng ta sẽ phân tích các khái niệm và các thành phần của mạng. Khái niệm về mạng máy tính Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, hiện nay các mạng máy tính đã phát triển một cách nhanh chóng và đa dạng cả về quy mô, hệ điều hành và ứng dụng. Do vậy, việc nghiên cứu về các vấn đề nguyên lý mạng ngày càng trở nên phức tạp. Tuy nhiên, các mạng máy tính cũng có cùng các điểm chung thông qua đó chúng ta có thể đánh giá và phân loại chúng.
Mạng máy tính là tập hợp các máy tính đơn lẻ được kết nối với nhau thông qua môi trường truyền thông. 12 Giáo trình Mạng máy tính Định nghĩa 2. Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau theo một cấu trúc truyền thông nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin qua lại cho nhau. Môi truyền thông là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có hai loại truyền dẫn đó là: hữu tuyến và vô tuyến.
Môi truyền thông là phương tiện để thiết bị chuyển các tín hiệu từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on - off). Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng điện từ. Tùy theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền các tín hiệu.
Ở đây đường truyền được kết nối có thể là dây cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến. Các đường truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái niệm đường truyền và cấu trúc là những đặc trưng cơ bản của mạng máy tính. Kiến trúc mạng gồm cấu trúc mạng và giao thức mạng.